本實用新型涉及一種用采集終端故障模擬裝置。

背景技術：

在用電信息采集系統(tǒng)中，采集終端在電能計量以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用越來越廣，但隨著采集終端數(shù)量規(guī)模的不斷擴大，采集終端出現(xiàn)的各種各樣的故障也在不斷的涌現(xiàn)出來，現(xiàn)階段的故障解決方法更多的依靠現(xiàn)場維護人員的工作經(jīng)驗解決問題，但更多的新員工因為缺少工作經(jīng)驗和實例教材，短時間內(nèi)不能夠及時的解決現(xiàn)場故障問題，造成在終端維護工作上的費時費力。

為了能夠快速的改善現(xiàn)場維護人員的工作效率，提高工作技能，需要一種終端故障模擬設備，通過建立實驗室故障模擬仿真環(huán)境，對現(xiàn)場工作人員的工作技能進行培訓和考核。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決上述問題，提出了一種采集終端故障模擬裝置，本裝置能夠?qū)K端輔助接線端子的遙信、遙控、脈沖、電能脈沖/秒脈沖、485通信等故障現(xiàn)象進行模擬。通過故障模擬裝置實現(xiàn)各種現(xiàn)場輔助接線端子故障類型進行培訓考核。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種采集終端故障模擬裝置，包括控制終端、遙控故障模擬單元、遙信故障模擬單元、脈沖故障模擬單元、電能脈沖故障模擬單元和485故障模擬單元，其中，所述控制終端與其他單元通信，控制其他單元進行模擬對應的終端故障；

所述遙控故障模擬單元，模擬終端的遙控端子的遙控繼電器觸點故障和端子連接的故障現(xiàn)象；

所述遙信故障模擬單元，模擬終端的遙信端子的遙信開路、遙信短路或端子低壓故障現(xiàn)象；

所述脈沖故障模擬單元，模擬終端的脈沖端子的脈沖開路、脈沖短路或低壓故障現(xiàn)象；

所述電能脈沖故障模擬單元，模擬終端的有功脈沖、無功脈沖或秒脈沖的端子的故障；

所述485故障模擬單元，模擬485端子的通信信號開路、短路或驅(qū)動電路損壞的故障。

所述遙控故障模擬單元，包括遙控開路模塊和遙控短路模塊，均包括單片機、NPN型達林頓管和繼電器，其中，所述單片機通過NPN型達林頓管控制繼電器，模擬接線端子的常開端子、常閉端子、公共信號輸出開路，常開與公共、常閉與公共處于短路狀態(tài)，實現(xiàn)遙控繼電器觸點故障和端子連接故障的模擬。

所述遙信故障模擬單元，包括遙信開路模塊、遙信短路模塊和端子低壓模塊，遙信故障模擬通過信號繼電器控制遙信+、遙信-信號輸出開路，遙信+和遙信-處于短路狀態(tài)，實現(xiàn)遙信信號開路、短路和遙信內(nèi)部檢測電源損壞故障的模擬。

所述遙信故障模擬單元，包括控制電路、光耦隔離電路、可調(diào)電壓源和第二繼電器，其中，所述控制電路通過光耦隔離電路連接遙信接線端子，且所述遙信接線端子受第二繼電器的開關狀態(tài)控制以實現(xiàn)遙信+、遙信-信號輸出開路，遙信+和遙信-處于短路狀態(tài)，所述可調(diào)電壓源為所述遙信接線端子提供可調(diào)電壓，以模擬正常或非正常電壓故障。

所述脈沖故障模擬單元，包括控制單元、光耦隔離電路、可調(diào)電壓源和信號繼電器，控制單元通過信號繼電器控制脈沖+、脈沖-信號輸出開路，脈沖+和脈沖-處于短路狀態(tài)，利用信號繼電器切換異常電壓信號到脈沖+端子，所述可調(diào)電壓源為脈沖接線端子提供可調(diào)電壓，以模擬正?；蚍钦ｋ妷汗收?，模擬脈沖+電壓低于正常電壓的故障現(xiàn)象，實現(xiàn)脈沖信號開路、短路和內(nèi)部脈沖檢測電源異常的故障的模擬。

所述電能脈沖故障模擬單元，包括脈沖開路模擬模塊和脈沖短路模擬模塊，每個模塊包括單片機、時鐘脈沖信號發(fā)生器和脈沖接線端子，所述單片機通過時鐘脈沖信號發(fā)生器連接脈沖接線端子，單片機通過信號繼電器分別獨立控制有功、無功、秒脈沖、公共地信號輸出開路，模擬有功、無功、秒脈沖和公共地信號處于短路狀態(tài)。

所述485通信故障模擬單元，通過信號繼電器控制485A、485B信號輸出開路，使得485A和485B處于短路狀態(tài)或485A、485B處于對地短路狀態(tài)。

所述485通信故障模擬單元通過電阻分壓電路降低485輸出電壓的方式實現(xiàn)485驅(qū)動電壓低故障的模擬。

所述控制終端，用于模擬終端的按鍵、顯示、通信規(guī)約解析和故障模擬邏輯控制環(huán)節(jié)，提供終端故障模擬設備所虛擬終端的人機交互界面。

本實用新型的有益效果為：能夠?qū)崿F(xiàn)對終端遙信、遙控、脈沖、電能脈沖/秒脈沖、485等故障的模擬，為終端運維人員的培訓、考核提供了手段，提高了運維人員的專業(yè)技能。

附圖說明

圖1是本實用新型整體電路結構性框圖；

圖2是本實用新型的終端功能模擬單元結構圖；

圖3是本實用新型的遙控故障模擬單元結構圖；

圖4是本實用新型的遙信故障模擬單元結構圖；

圖5是本實用新型的脈沖故障模擬單元結構圖；

圖6是本實用新型的電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元結構圖；

圖7是本實用新型的485通信故障模擬單元結構圖。

其中，101.終端故障模擬裝置，102.終端功能模擬單元，103.遙控故障模擬單元，104.遙信故障模擬單元，105.脈沖故障模擬單元，106.電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元，107.485故障模擬單元，108.遙控開路，109.遙控短路，110.遙信開路，111.遙信短路，112.端子低壓，113.脈沖開路，114.脈沖短路，115.485開路，116.485短路，117.485低電壓，118.終端輔助接線端子，201.STM32F103RBT6處理器，202.,功能模塊單元電路，203.按鍵，204.顯示器，301.單片機控制單元，302.NPN型達林頓管，303.繼電器JW1ASN，304.遙控接線端子，401.PC357光耦隔離電路，402.遙信接線端子，403.可調(diào)電壓源，404.G6K-2F-Y繼電器，501.脈沖接線端子，502.模擬開關M74HC4851，601.時鐘脈沖信號發(fā)生器，602.電能脈沖/秒脈沖接線端子，603.信號繼電器，701.TSU6721高速信號切換電路，702.485接線端子，703.可調(diào)電阻

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，一種終端故障模擬裝置101，包括終端功能模擬單元102、遙控故障模擬單103、遙信故障模擬單元104、脈沖故障模擬單元105、電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元106、485故障模擬單元107等構成。其中遙控故障模擬單元103可以模擬遙控開路108和遙控短路109；遙信故障模擬單元104可模擬遙信開路110、遙信短路111、端子低壓112；脈沖故障模擬單元105可模擬脈沖開路113、脈沖短路114、端子低壓112、電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元106可模擬脈沖開路113、脈沖短路114；485故障模擬單元107可模擬485開路115、485短路116、485低電壓117。

終端功能模擬單元102用于模擬終端的按鍵、顯示、通信規(guī)約解析以及各個單元電路的控制等，提供終端故障模擬設備所虛擬終端的人機交互界面。由按鍵203和顯示器204負責人機接口的輸入輸出設備，故障模擬信息通過按鍵203輸入，由STM32F103RBT6處理器201進行數(shù)據(jù)處理，并控制功能模塊單元電路202，功能模塊單元電路202與STM32F103RBT6處理器201進行數(shù)據(jù)交互，STM32F103RBT6處理器201將模擬結果輸出至顯示器204，最終實現(xiàn)了終端功能模擬和故障模擬控制兩大功能，其電路結構如圖2所示。

遙控故障模擬單元103用于模擬終端的遙控端子的故障現(xiàn)象，由遙控開路、遙控短路等故障模擬部分構成。故障模擬由單片機控制單元301通過NPN型達林頓管302控制繼電器JW1ASN303模擬常開端子、常閉端子、公共信號輸出開路，常開與公共、常閉與公共處于短路狀態(tài)。實現(xiàn)遙控繼電器觸點故障和端子連接等故障的模擬。其電路結構如圖3所示。

遙信故障模擬單元104用于模擬終端的遙信端子的故障現(xiàn)象，由遙信開路110、遙信短路111、端子低壓112等故障模擬部分構成。單片機控制單元301控制可調(diào)電壓源403，調(diào)節(jié)遙信接線端子電壓大??；單片機控制單元301控制G6K-2F-Y繼電器404，通過設置G6K-2F-Y繼電器404的開關狀態(tài)模擬遙信+、遙信-信號輸出開路，遙信+和遙信-處于短路狀態(tài)。利用G6K-2F-Y繼電器404切換異常電壓信號到遙信+端子，模擬遙信+電壓低于正常電壓的故障現(xiàn)象。實現(xiàn)遙信信號開路、短路和遙信內(nèi)部檢測電源損壞等故障的模擬。其電路結構如圖4所示。

脈沖故障模擬單元105用于模擬終端的脈沖端子的各類故障現(xiàn)象，由單片機控制單元301控制高速模擬開關(M74HC4851)502切換脈沖接線端子501的連接狀態(tài)，用于模擬脈沖開路113、脈沖短路114、端子低壓112等故障，由單片機控制單元301通過PC357光耦隔離電路401實時讀取脈沖端子501的狀態(tài)。脈沖故障模擬通過高速模擬開關(M74HC4851)502控制脈沖+、脈沖-信號輸出開路，脈沖+和脈沖-處于短路狀態(tài)。將可調(diào)電壓源信號連403接到脈沖+端子，模擬脈沖+電壓低于正常電壓的故障現(xiàn)象。實現(xiàn)脈沖信號開路、短路和內(nèi)部脈沖檢測電源異常等故障的模擬。其電路結構如圖5所示。

電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元106用于模擬終端的有功脈沖、無功脈沖、秒脈沖等端子的各類故障現(xiàn)象，單片機控制單元301控制時鐘脈沖信號發(fā)生器601產(chǎn)生一定頻率，幅度以及占空比可調(diào)的脈沖信號，由信號繼電器603控制脈沖開路、脈沖短路等故障。故障模擬通過信號繼電器分別獨立控制有功、無功、秒脈沖、公共地信號輸出開路，有功、無功、秒脈沖、公共地信號處于短路狀態(tài)。其電路結構如圖6所示。

485通信故障模擬單元107用于模擬終端的485端子的各類故障現(xiàn)象，由485開路、485短路、485低電壓等故障模擬部分構成。由單片機控制單元301通過TSU6721高速信號切換電路701經(jīng)485線連接到485接線端子，控制485A、485B信號輸出開路，485A和485B處于短路狀態(tài)以及485A、485B對地短路狀態(tài)。485驅(qū)動電壓低故障通過可調(diào)電阻703分壓電路降低485輸出電壓的方式實現(xiàn)。實現(xiàn)485通信信號開路、短路、驅(qū)動電路損壞等多種故障現(xiàn)象，其電路結構如圖7所示。

上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。